辐射发射体及制造辐射发射体的方法技术

本发明专利技术涉及一种辐射发射体，包括层序列，该层序列具有用于生成电磁辐射的活性层（１０），具有反射所生成辐射的反射层（５０）和具有至少一个布置在活性层（１０）和反射层（５０）之间的中间层（４０）。在此活性层（１０）在朝向反射层（５０）的界面（１５）上具有不平整结构，并且反射层（５０）在朝向活性层（１０）的界面（４５）上是基本上平坦的。本发明专利技术还涉及一种用于制造辐射发射体的方法，其中在衬底上构造具有用于生成电磁辐射的活性层（１０）的层序列。在此使活性层（１０）的界面（１５）不平整，并且构造至少一个中间层（４０）和反射层（５０）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
说明一种辐射发射体。根据至少一种实施形式，该辐射发射体包括层序列，该层序列具有用于生成电磁 辐射的活性层，具有反射所生成的辐射的反射层，并且具有至少一个布置在该活性层和该 反射层之间的中间层。还说明一种用于制造辐射发射体的方法。根据该方法的至少一种实施形式，在该 方法中，在衬底上构造具有用于生成电磁辐射的活性层的层序列。
技术介绍
在文献DE 10 2007 002 416 Al中描述了一种辐射发射体和一种用于制造辐射发 射体的方法。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，相对于现有技术改善来自辐射发射体的辐射输出耦合的效率。本专利技术的任务还在于说明一种用于制造这种辐射发射体的方法。这些任务尤其是通过如下方式来解决活性层在朝向反射层的界面上具有不平整 结构(Aufrauimg)，并且反射层在朝向活性层的界面处基本上是平坦的。在此，应将在微观尺度上也还是几乎无粗糙度的光滑的表面理解为平坦的。所述任务在方法方面尤其是通过如下方式来解决使活性层的界面不平整、构造 至少一个中间层并且构造反射层。使活性层的朝向反射层的界面在其表面上不平整。反射层在其朝向活性层的界面 处被构造为基本上平坦的。由活性层所发射的电磁辐射在活性层的界面的不平整结构处散 射，经过散射的电磁辐射在反射层处被反射回。因此用所述措施实现散射和反射的物理效 应的分离。在此的优点是，避免被称为异常集肤效应(anormaler Skineffekt)的效应。在电 磁辐射的情况下，尤其是也在波长位于可见光范围内的电磁射束的情况下，该异常集肤效 应导致部分地吸收辐射的能量，并因此减少输出耦合的电磁射束的能量。异常集肤效应基于表面吸收。表面的微粗糙度可以将在电磁波的红外波长范围中 的吸收提高达50%。吸收的这种上升也出现在为了引起红外波长范围中的漫散射而粗糙 度过小情况下。每种材料具有特定于电磁波的光穿透深度，其中该光穿透深度与相应的波 长有关。该光穿透深度描述，在垂直入射的情况下强度已降低预先规定的分量之后，电磁辐 射在材料中所经过的路程。对于红外波长范围内的波长来说，该穿透深度例如对于银在室 温下为22nm。对于例如金或铜的其他材料，对于10 μ m的波长来说，穿透深度类似地约为 20nm左右。例如当具有可见光范围内波长的电磁波射到被构造为使得具有散射特性和反射特性的界面上时，则也出现该异常集肤效应。本专利技术以有利的方式避免该效应。通过将电 磁射束、光束的散射物理效应和反射物理效应分离——这通过分离地构造具有散射特性的 界面和具有反射特性的界面来实现，可以避免由于异常集肤效应对能量的吸收。因此实现 对辐射发射体的辐射输出耦合的效率的提高。中间层优选地对于由活性区域所生成的电磁波来说是基本上可透射的。因此，入 射到中间层上的电磁波穿过中间层，并在反射层处反射。中间层的材料优选具有与活性层材料的折射率不同的折射率，中间层材料的折射 率优选小于活性层材料的折射率。折射率是光学中的物理量。折射率表明电磁波在两种介 质之间过渡时的折射。不平整结构优选地通过以下的方式形成活性层表面并且因此活性层与中间层之 间的界面具有由许多凸出的结构元件构成的横向结构。以上和以下借助电磁辐射的频率或波长来描述辐射发射体的效应和特性。来自偶 合的电场和磁场中的波被称为电磁辐射或电磁波。属于电磁辐射或电磁波的还有无线电 波、微波、红外辐射、可见光、UV辐射以及X辐射和Y辐射一简言之整个电磁波谱。这些 波类型之间的唯一区别分别在于它们的频率并且因此也在于它们的能量。但是在从1023HZ 以上直至102Hz以下的整个频率范围上存在连续的频谱。在该频谱之内按照上述的波类型 或射束类型来区分。这样形成的区分基于辐射或其来源的随频率连续变化的特性，以及基 于与此有关的不同应用或制造方法或为此所利用的不同的测量方法。根据一个优选的实施形式，辐射发射体的层序列包括半导体层序列。该半导体层 序列又包括具有pn结的活性层。pn结表示具有另一种掺杂的半导体结晶的材料结，即掺杂 从负(η)向正(ρ)转换的区域。pn结的特点在于，只要没有电压施加在部件上，就构成缺乏 自由载流子的空间电荷区以及内部电场、即所谓的阻挡层。例如活性层可以具有量子阱结 构，其中量子阱结构表示载流子通过封入(Einschluss)而获得其能量状态的量子化的那 种结构。量子阱被理解为粒子的运动自由度限制在一个空间维度内使得只能占有平面区域 的势变化过程。量子阱的宽度决定性地确定粒子可以据有的量子力学状态。这尤其是导致 形成能级。这样的话，粒子只能采用离散的势能量值。量子阱结构的名称尤其是不包含关 于量子化的维数的说明。因此，量子阱结构尤其是包括量子槽、量子线和量子点以及这些结 构的组合。层序列优选含有基于磷化物、砷化物或氮化物的化合物半导体材料。这些材料 主要适合于生成波长在光谱的蓝至红外范围内的辐射。基于磷化物的化合物半导体材料在这种情形下表示，材料优选包括 AlnGamlnl-n-mP，其中0彡η彡1，0彡m彡1并且n+m彡1。在此，该材料不必强制性地具 有按照上式的数学上确切的组成。更确切地说，该材料可以具有一种或多种掺杂物以及基 本上不改变该材料的物理特性的附加成分。然而为了简单起见，上式仅包含晶格的主要成 分(Al、Ga、In、P)，即使这些成分可以部分地由微量的其他材料代替。基于磷化物的化合物半导体材料在这种情形下还表示，材料优选包括 Ganlnl-nAsmPl-m，其中0彡η彡1，0彡m彡1。在此，该材料不必强制性地具有按照上式的 数学上确切的组成。更确切地说，该材料可以具有一种或多种掺杂物以及基本上不改变该 材料的物理特性的附加成分。然而为了简单起见，上式仅包含晶格的主要成分(Al、Ga、In、 P)，即使这些成分可以部分地由微量的其他材料代替。4相应地，基于氮化物的化合物半导体材料表示，材料包括III/V族氮化物化合物 半导体材料、优选AlnGamlnl-n-mN，其中0彡η彡1，0彡m彡1，n+m彡1。在此，该材料不 必强制性地具有按照上式的数学上确切的组成。更确切地说，该材料可以具有一种或多种 掺杂物以及基本上不改变该材料的物理特性的附加成分。然而为了简单起见，上式仅包含 晶格的主要成分(Al、Ga、In、N)，即使这些成分可以部分地由微量的其他材料代替。相应地，基于砷化物的化合物半导体材料表示，材料优选包括AlnGamlnl-n-mAs， 其中0彡η彡1，0彡m彡1，n+m彡1的。在此，该材料不必强制性地具有按照上式的数学 上确切的组成。更确切地说，该材料可以具有一种或多种掺杂物以及基本上不改变该材料 的物理特性的附加成分。然而为了简单起见，上式仅包含晶格的主要成分(Al、Ga、In、AS)， 即使这些成分可以部分地由微量的其他材料代替。辐射发射体优选是薄膜半导体。这意味着使外延制造的辐射发射体的生长衬底变 薄或者完全除去该生长衬底。例如在I. Schnitzer等人的文章Appl. Phys. Lett. 63 (16)， 1993年10月18日，2174至2176页中说明了薄膜半导体的基本原理。该文献的公开内容 通过引用结合于此。发射辐射的薄膜半导体良好地近似于朗伯(Lambertsch)表面辐射器，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辐射发射体，包括－层序列，－具有用于生成电磁辐射的活性层（１０），－具有反射所生成的辐射的反射层（５０），和－具有至少一个布置在所述活性层（１０）和所述反射层（５０）之间的中间层（４０），其中所述活性层（１０）在朝向反射层（５０）的界面（１５）上具有不平整结构，并且所述反射层（５０）在朝向活性层（１０）的界面（４５）处基本上是平坦的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：F埃伯哈德，R温迪希，R沃尔特，M施马尔，M阿尔斯泰特，
申请(专利权)人：奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]